工程热力学

第1章 绪论 1 1.1 认识工程热力学 1 1.1.1 工程热力学的概念和研究对象 1 1.1.2 热力学的发展简史 2 1.1.3 生活中的热力学 3 1.1.4 能量与热能的利用 3 1.1.5 工程热力学的研究方法 5 1.2 热能转换装置的应用 5 1.2.1 火力发电机组的工作过程 5 1.2.2 制冷装置的工作过程 6 1.2.3 能量转换装置的共性与思考 7 思考题与习题 7 第2章 基本概念 8 2.1 热力系统 8 2.1.1 系统、边界与外界 8 2.1.2 热力系统的分类 9 2.2 热力状态和状态参数 10 2.2.1 热力状态和状态参数 10 2.2.2 基本状态参数 11 2.2.3 其他状态参数 15 2.2.4 平衡状态与状态公理 15 2.3 准静态过程与可逆过程 16 2.3.1 准静态过程 16 2.3.2 可逆过程 17 2.3.3 可逆过程的功量 18 2.3.4 可逆过程的热量 19 2.4 热力循环 20 2.4.1 正循环 20 2.4.2 逆循环 21 思考题与习题 22 第3章 理想气体的热力性质 23 3.1 理想气体与实际气体 23 3.1.1 理想气体与实际气体 23 3.1.2 理想气体状态方程 24 3.1.3 实际气体状态方程 27 3.2 理想气体比热容 27 3.2.1 比热容的定义 27 3.2.2 定容比热容与定压比热容 27 3.2.3 理想气体比热容的计算 29 3.3 理想气体热力过程 33 3.3.1 定压过程 34 3.3.2 定容过程 34 3.3.3 定温过程 35 3.3.4 绝热(可逆)过程/定熵过程 36 3.3.5 多变过程 37 思考题与习题 37 第4章 热力学**定律 39 4.1 热力学**定律的实质 39 4.1.1 热力学**定律的表述 39 4.1.2 热力学**定律的应用简介 40 4.2 热力学能和总能 40 4.2.1 热力学能(内储存能) 40 4.2.2 外储存能 41 4.2.3 系统的总能 42 4.3 闭口系统能量方程 42 4.3.1 闭口系统能量方程表达式 42 4.3.2 闭口系统能量方程的应用 44 4.4 开口系统能量方程 45 4.4.1 推动功(或流动功) 45 4.4.2 开口系统能量方程 46 4.4.3 稳态稳流能量方程 48 4.4.4 开口系统与闭口系统能量方程的统一性 49 4.4.5 理想气体热力学能变化和焓值变化的计算 51 4.4.6 理想气体热力过程中传递能量的计算 56 4.5 稳态稳流能量方程的工程应用 58 4.5.1 动力机械 58 4.5.2 压缩机械 59 4.5.3 热交换器 60 4.5.4 绝热节流 61 4.5.5 喷管 62 4.5.6 流体混合 63 思考题与习题 63 第5章 热力学第二定律 66 5.1 热力学第二定律的实质与表述 66 5.1.1 自发过程的方向性 66 5.1.2 热力学第二定律的实质与表述 67 5.2 卡诺循环与卡诺定理 69 5.2.1 卡诺循环 69 5.2.2 逆卡诺循环 71 5.2.3 卡诺定理 73 5.3 熵和熵方程 74 5.3.1 熵的导出 74 5.3.2 克劳修斯不等式 77 5.3.3 闭口系统熵方程 79 5.3.4 开口系统熵方程 82 5.3.5 孤立系统熵方程 83 5.4 孤立系统熵增原理与做功能力损失 83 5.4.1 孤立系统熵增原理 83 5.4.2 做功能力损失 85 5.5 与 86 5.5.1 与的定义 86 5.5.2 热量 87 5.5.3 冷量 88 5.5.4 热力学能 89 5.5.5 稳定流动工质的焓 90 思考题与习题 91 第6章 水蒸气 93 6.1 水的相变及热力性质 93 6.1.1 水的相变 93 6.1.2 水和水蒸气的热力性质 95 6.2 水蒸气的定压发生过程 96 6.2.1 水蒸气的定压发生过程 96 6.2.2 p-v图与T-s图中的水蒸气定压过程线 98 6.3 水蒸气表和焓-熵(h-s)图 99 6.3.1 水蒸气参数的计算和查表方法 99 6.3.2 水蒸气的焓熵图 104 6.4 水蒸气的基本热力过程 106 6.4.1 定压过程 106 6.4.2 定容过程 108 6.4.3 定温过程 109 6.4.4 绝热过程 110 思考题与习题 111 第7章 混合气体及湿空气 113 7.1 混合气体的性质 113 7.1.1 混合气体分压力和道尔顿分压力定律 113 7.1.2 混合气体的分容积和阿密盖特分容积定律 114 7.1.3 混合气体的成分表示方法 115 7.1.4 混合气体的成分换算 115 7.1.5 混合气体的折合分子量 116 7.1.6 混合气体的气体常数 116 7.1.7 混合气体参数的计算 117 7.2 湿空气性质 120 7.2.1 湿空气的成分及压力 120 7.2.2 饱和湿空气与未饱和湿空气 120 7.2.3 湿空气的分子量及气体常数 121 7.2.4 绝对湿度与相对湿度 122 7.2.5 含湿量(比湿度) 122 7.2.6 饱和度 123 7.2.7 湿空气的比体积 123 7.2.8 湿空气的焓 124 7.2.9 绝热饱和温度 124 7.2.10 湿球温度 126 7.3 湿空气的焓湿图 129 7.3.1 定焓线与定含湿量线 129 7.3.2 定温(干球温度)线 130 7.3.3 定相对湿度线 130 7.3.4 水蒸气分压力线 130 7.3.5 热湿比 130 7.3.6 露点温度在h-d图上的表示 132 7.3.7 湿球温度在h-d图上的表示 132 7.4 湿空气的基本热力过程 134 7.4.1 加热过程 134 7.4.2 冷却过程 134 7.4.3 绝热加湿过程 135 7.4.4 定温加湿过程 136 7.4.5 湿空气的混合 136 7.4.6 湿空气的蒸发冷却过程 138 7.4.7 冷却塔中的热湿交换过程 138 思考题与习题 140 第8章 动力循环 142 8.1 卡诺循环 142 8.2 朗肯循环 143 8.2.1 朗肯循环装置和流程 143 8.2.2 朗肯循环的能量分析和热效率 144 8.2.3 提高朗肯循环热效率的途径 145 8.3 回热循环和再热循环 149 8.3.1 极限回热循环 149 8.3.2 抽气回热循环 150 8.3.3 再热循环 152 8.4 热电联产循环 153 8.4.1 背压式热电联产循环 153 8.4.2 调节抽气式热电循环 154 8.4.3 冷热电三联供系统 155 8.5 内燃机循环 155 8.5.1 定容加热循环 156 8.5.2 定压加热循环 157 8.5.3 混合加热循环 158 8.6 燃气轮机循环 159 8.6.1 理想布雷顿循环 159 8.6.2 开式循环燃气轮机 160 8.6.3 具有回热的燃气轮机循环 160 8.6.4 具有回热的多级压缩、中间冷却、多级膨胀、中间再热的燃气轮机循环 161 8.7 燃气-蒸汽联合循环 162 思考题与习题 164 第9章 制冷循环 166 9.1 空气压缩制冷循环 166 9.1.1 制冷循环 167 9.1.2 制冷系数 167 9.1.3 空气回热压缩制冷循环 168 9.2 蒸气压缩制冷循环 169 9.2.1 蒸气压缩制冷循环理论 170 9.2.2 制冷剂的压焓图(lgp-h图) 171 9.2.3 制冷循环能量分析及制冷系数 172 9.2.4 影响制冷系数的主要因素 173 9.3 蒸气喷射制冷循环 174 9.4 吸收式制冷循环 175 9.5 热泵 177 思考题与习题 179 附录 181 附录1 部分习题参考答案 181 附录2 热力性质表 184 附录3 附图 203 参考文献 208